不到1秒钟,来自云南的TA可以“瞬移”到广东

2024-03-01 13:30来源: 中央广电总台中国之声

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  从云南的金沙江畔到珠江口,最快、最忙的“高速”路线是哪一条?

  既不是飞机航道,也不是高铁线路,而是西电东送工程搭建起的“电力高速路”——不到1秒钟,来自云南的清洁电力,就通过特高压电网抵达广东用户的桌上案头。

不到1秒钟,来自云南的TA可以“瞬移”到广东

  这个“瞬移魔法”的背后,是特高压输电技术。今年1月,首次“国家工程师奖”表彰结果出炉,81名个人被授予“国家卓越工程师”称号,50个团队被授予“国家卓越工程师团队”称号。其中,有一个团队的研发内容与特高压输电技术有关,这个团队是南方电网公司特高压柔性直流输电技术研发团队。特高压柔性直流输电技术,有何“过人之处”,又是如何影响我们的生活?

  特高压:从“跟跑”到“领跑”

  先从特高压说起。

  我国幅员辽阔,西部的煤炭和清洁能源极为丰富,但用电需求却集中在经济发达的中东部地区。

  将大规模大容量的西部清洁能源输送至东部的用电负荷中心,直流输电技术是最佳选择。然而,从20世纪90年代西电东送拉开序幕起,到2000年天广直流工程投运时,我国都还未自主掌握这项技术。

  南方电网公司特高压柔性直流输电技术研发团队核心成员之一、中国工程院院士饶宏回忆起天广直流工程通电调试时的场景,“外方项目经理跟我说,调试马上要开始了,请你们无关的人员离场。”

  无实力就难以言尊严。可以用钱买来所谓的“技术转让”,但真正的核心技术是要不来、买不来、讨不来的。

  凭借着全体成员的努力,研究团队从堆积成山的研究资料、计算草稿和试验记录中,走出了一条自主化之路,建立了中国高压直流输电成套设计技术系统,打破国外对关键技术和装备的垄断,建成我国首个±500千伏高压直流输电自主化依托工程。2005年,贵州至广东第二回±500千伏直流工程开工。

  虽然当时±500千伏直流输电技术已是世界前列,但输送距离2000公里,其损耗可能超过10%。要提高经济性、让西电东送更有可持续性,就需要加大电压。用电阻热功率公式来解释,简单说,就是电力输送功率一定的情况下,电压越大,传输损耗越小。

  2005年,我国首次提出发展±800千伏特高压直流输电。然而,“从±500千伏到±800千伏”并不是一件容易的事。

不到1秒钟,来自云南的TA可以“瞬移”到广东

  饶宏回忆说:“在决定建设±800千伏特高压直流输电工程时,我们刚刚建成国内第一个自主设计的±500千伏高压直流输电项目,许多技术都还不成熟。而在国际上,特高压直流相关技术领域也还是一片空白。”

  经历层层难关,2010年,世界第一个±800千伏特高压直流输电工程——云广特高压直流工程建成投产。

  特高压技术的诞生,意味着中国电力技术在国际上真正实现了从“跟跑”到“领跑”的飞跃,“中国标准”成为“国际标准”。

  柔性直流:驯服“电能巨兽”

  再来说柔性直流技术。

  走进昆柳龙直流工程,这是世界上第一个±800千伏特高压柔性直流输电工程。线路起于昆北换流站,落点在广西柳北换流站和广东龙门换流站,途经云南、贵州、广西、广东四省区。

不到1秒钟,来自云南的TA可以“瞬移”到广东

  △昆北换流站

  昆柳龙直流工程是世界直流输电工程技术发展史上的一个重要里程碑。“在这个工程中,我们在世界上第一次提出特高压多端柔性直流技术。”团队成员蔡希鹏感慨。

  柔性直流是新一代直流输电技术,全世界都非常重视。研发团队早在2012年开始,就立足高水平科技自立自强,先后承担了我国首个柔性直流863计划项目的研发任务,独立自主构建了我国的柔性直流技术体系,建成了世界首个多端柔性直流工程、首个西电东送主网柔性互联工程。

  如果说电压升高是“魔法”的开始,那么,如何让奔腾而来的巨大电能平稳着陆,才是“魔法”实现的关键,柔性直流技术就是突破口。

  常规直流和柔性直流最大的区别就是换流阀的元器件,常规直流的话,对通过的电压和电流只能进行开通的管控,但柔性直流是开通和关闭都可以进行管控,柔性直流的灵活性会更高。

  昆柳龙特高压柔性直流输电工程,加入了新型IGBT组件构成的换流阀,瞬间使凶猛的高压电流变得如水般温柔,就像在水流湍急的交汇处装上一道智能开关,精准控制水流的进出、方向和流量,让凶猛的“电能巨兽”被轻松驯服,稳定安全地送入千家万户。

  昆柳龙直流工程实现从一端同时向两端超远距离输电,被誉为电力的“超级高速公路”。这个创下了19项世界第一,实现关键核心技术国产化、主要设备自主化率100%的工程,从云南出发,把乌东德电站丰沛的水电分别送往广东和广西的用电负荷中心,100%输送可再生能源,将能源优势转化为经济优势。

  2021年以来,昆柳龙直流工程多次满负荷800万千瓦运行,单日送电量最高达1.92亿千瓦时。如果按照全国居民人均月度用电量65.7度来计算,相当于能满足约300万人一个月的用电需求。

  电是现代文明的根基,更大范围的电力互联满足了中国日渐繁荣的都市圈和经济发展对于电力的需求。这就是南方电网特高压直流输电技术对我们生活的意义。

  空中线路守护者

  中国拥有世界上规模最大的特高压电网,数十条电力大通道在空中交织,途经沙漠、戈壁、雪山、河流,将西部电能源源不断送到东部。如此巨大的输电网络一旦出现重大故障,损失将不可估量。

  如今,用电需求巨大的粤港澳大湾区,年平均停电时间进入“1小时时代”,达到世界主要湾区先进水平,而这很大程度得益于18条西电东送大通道的稳定送电。

  昆柳龙特高压输电工程在建设时设计了瞬时故障自清除技术,即使遭到外部冲击突然短路,0.5秒内就可以恢复正常运行。

  但如此庞大的空中线路,依旧需要细心的日常维护。南方电网研发的智能巡检系统,由无人机通过搭载三维激光雷达设备,设定规划航线自动巡检,建立了隐患数据库,为输电工程的持续安全运行提供了坚实的技术保障。

  但再高端的设备,总有一些细节维护工作是机器无法完成的。默默守护这些空中线路的,还有南方电网的“高空飞侠们”。

  他们穿上近20公斤的高空作业设备,登上百米高空。从云贵高原到岭南腹地,山高谷深,气候多变,高空检修相当于在钢丝上爬山,训练有素的“高空飞侠们”克服冰冻、雨雪、强风、高温,穿梭在雪山峡谷之间,为电网排除隐患。

不到1秒钟,来自云南的TA可以“瞬移”到广东

  昆柳龙直流工程、贵广直流输电工程、云广特高压直流输电工程、±800千伏糯扎渡水电站送电广东直流工程……一个个重大工程连山接海、跨越东西,源源不断的电能被送往千家万户。这背后,是中国建设者们对科技创新的探索和追逐,是时刻涌动着的磅礴力量,见证着我国经济发展持续迸发的活力。

  撰稿/战星岑

[责任编辑:张魏桔]
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